KR100482373B1 - heat setting machine of semiconductor device manufacturing equipment and the fabricating method there of - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열 분위기에서 공정가스의 종류를 달리하며 두 개 이상의 막질층을 하나의 단위 공정을 진행하는 장치 내에서 진행할 수 있도록 하는 반도체소자 제조설비 및 그 공정방법에 관한 것으로서, 이에 대한 특징적인 구성은, 히터에 둘러싸여진 상태로 위치되어 웨이퍼가 투입됨에 대응하여 선택적으로 기밀 유지토록 하는 챔버와; 상기 챔버 내에 적어도 두 개 이상 구비하여 각기 다른 종류의 가스를 공급토록 하는 가스공급노즐과; 상기 챔버 측부를 통해 연결되어 공급된 각 가스 종류를 구분하여 배출토록 선택적인 개폐가 이루어지는 적어도 두 개 이상의 배출라인; 및 상기 히터의 발열과 상기 각 가스공급노즐을 통한 가스의 공급과 상기 각 배출라인을 통한 가스의 배출을 제어하는 제어부를 포함한 구성으로 이루어진다. 이러한 구성에 의하면, 보다 높은 수준의 온도 분위기 하에서 산화막 공정을 진행한 후 이 공정에 소요되는 가스를 배출시킴과 동시에 상대적으로 낮은 온도 분위기에서 질화막을 증착 형성토록 하는 공정이 한번의 웨이퍼 투입이 있는 하나의 챔버에서 연속적으로 진행됨으로써 공정 시간이 보다 단축되고, 설비의 가둥률과 생산성이 향상되는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing facility and a method of manufacturing the same, which allow different types of process gases to be processed in a heating atmosphere, and allow two or more membrane layers to be processed in a device that performs one unit process. The chamber is located in a state surrounded by a heater to selectively maintain the airtight in response to the wafer is injected; At least two gas supply nozzles provided in the chamber to supply different kinds of gases; At least two discharge lines connected to each other through the chamber side to selectively open and close the discharge by classifying each gas type supplied; And a control unit for controlling heat of the heater, supply of gas through the gas supply nozzles, and discharge of gas through the respective discharge lines. According to this configuration, the process of performing the oxide film process under a higher temperature atmosphere and then discharging the gas required for the process and simultaneously depositing and forming a nitride film in a relatively low temperature atmosphere has one wafer input. By proceeding continuously in the chamber of the process time is shorter, there is an effect that the flexibility and productivity of the equipment is improved.
Description
본 발명은 반도체소자 제조설비의 열처리장치 및 그 공정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열 분위기에서 공정가스의 종류를 달리하며 두 개 이상의 막질층을 하나의 단위 공정을 진행하는 장치 내에서 진행할 수 있도록 하는 반도체소자 제조설비의 열처리장치 및 그 공정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment apparatus for a semiconductor device manufacturing facility and a process method thereof, and more particularly, to process two or more membrane layers in one unit process while varying types of process gases in a heating atmosphere. The present invention relates to a heat treatment apparatus for a semiconductor device manufacturing facility and a process method thereof.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하여 이들 각 공정 과정을 통한 도전체층, 반도체층, 부도체층 등의 막질층을 상호 조합되게 함으로써 이루어진다.In general, semiconductor devices selectively and repeatedly perform processes such as photolithography, etching, diffusion, chemical vapor deposition, ion implantation, and metal deposition on a wafer to form a film of a conductor layer, a semiconductor layer, and a non-conductor layer through these processes. By bringing the layers together.
상술한 반도체소자 제조 공정에 있어서, 확산 또는 화학기상증착 등의 공정에는 가열된 분위기 내에서 공정가스를 투입하여 이들 가스로 하여금 웨이퍼 상에서 소망하는 형태로 반응하도록 하는 것이 있으며, 이러한 고온 분위기의 형성은 여러 유형의 것이 있으나, 여기서는 확산 또는 화학기상증착 공정 등에 주로 사용되는 종 형상의 챔버 구성을 갖는 반도체장치 제조설비의 열처리장치와 이를 이용한 반도체소자 제조 공정에 대하여 설명하기로 한다.In the above-described semiconductor device manufacturing process, some processes, such as diffusion or chemical vapor deposition, inject a process gas in a heated atmosphere to cause these gases to react on a wafer in a desired form. Although there are various types, here will be described the heat treatment apparatus of the semiconductor device manufacturing equipment having a bell-shaped chamber configuration mainly used for diffusion or chemical vapor deposition process, and a semiconductor device manufacturing process using the same.
상술한 확산 또는 화학기상증착 공정을 수행하는 종래의 반도체장치 제조설비의 열처리장치(10) 구성은, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명한 석영 재질로 종 형상을 이루는 외측튜브(12)가 플랜지(16) 상부에 수직하게 세워진 형상으로 놓이고, 이 외측튜브(12)의 내부에는 플랜지(16) 내벽의 돌출된 부위에 투명한 석영 재질로 관 형상을 이루는 내측튜브(14)가 외측튜브(12)의 내벽에 대하여 간격 유지되게 세워져 지지된다. 또한, 외측튜브(12)의 외측 부위는 외측튜브(12)와 내측튜브(14)의 내부에 대하여 복사열을 제공토록 하는 히터(18)가 구비되어 있다. 그리고, 내측튜브(14)의 내부에는 플랜지(16)의 하부로부터 복수의 웨이퍼(W)를 탑재하도록 형성된 보트(20)가 승·하강 가능하게 구비되어 있고, 이 보트(20)가 승강 위치되어 그 하측 부위가 상술한 플랜지(16)에 밀착되면 상술한 외측튜브(12)의 내부는 밀폐된 분위기를 이룬다. 이에 더하여 상술한 플랜지(16)의 일측 부위에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 외부의 진공압 제공수단(도면의 단순화를 위하여 생략함)과 연통하는 배기라인(22)이 형성되어 있으며, 플랜지(16) 다른 측부에는 가스공급라인으로부터 연통 연결되어 상술한 보트(20)에 탑재된 복수 웨이퍼(W)들의 배열에 근접하여 나란하도록 수직하게 세워진 형상을 이루는 가스공급노즐(24)이 연결된 구성을 이룬다.The heat treatment apparatus 10 of the conventional semiconductor device manufacturing equipment which performs the above-described diffusion or chemical vapor deposition process, as shown in FIG. 1, the outer tube 12 having a longitudinal shape of a transparent quartz material is flanged ( 16) The inner tube 14 is placed in a shape perpendicular to the upper portion, the inner tube 14 of the tubular shape made of a transparent quartz material on the protruding portion of the inner wall of the flange 16 inside the outer tube 12, the outer tube 12. It is supported so that it is spaced apart from the inner wall of the wall. In addition, the outer portion of the outer tube 12 is provided with a heater 18 to provide radiant heat to the inside of the outer tube 12 and the inner tube (14). And inside the inner tube 14, the boat 20 formed so that a plurality of wafers W can be mounted from the lower part of the flange 16 is provided so that raising / lowering is possible, and this boat 20 is lifted and positioned When the lower portion is in close contact with the flange 16 described above, the inside of the outer tube 12 described above forms a sealed atmosphere. In addition, as shown in FIG. 1, an exhaust line 22 is formed at one side of the above-described flange 16 to communicate with an external vacuum pressure providing means (not shown for simplification of the drawing). (16) The other side is connected to the gas supply line is connected to the gas supply nozzle 24 of the vertically erect shape so as to be parallel to the array of the plurality of wafers (W) mounted on the boat 20 described above connected to Achieve.
그러나, 상술한 반도체장치 제조설비의 열처리장치(10)는, 투입되는 웨이퍼(W)들에 대하여 어느 특정한 공정 분위기를 반복적으로 형성하여 그 분위기에 맞는 공정을 진행하며, 이와 유사한 다른 공정 분위기의 공정 수행은 동일한 형상의 다른 열처리장치로 이송하여 그에 맞는 공정 분위기를 형성한 후 진행한다.However, the heat treatment apparatus 10 of the semiconductor device manufacturing equipment described above repeatedly forms a specific process atmosphere with respect to the wafers W to be introduced, and proceeds the process corresponding to the atmosphere, and processes similar to other process atmospheres. Performing is performed after transferring to another heat treatment apparatus of the same shape to form a process atmosphere accordingly.
이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 먼저 웨이퍼(W) 상에 산화막을 형성하기 위한 공정 분위기는 약 900℃ 이상의 온도 분위기와 가스공급노즐(24)을 통한 단일 가스의 공급을 요구할 뿐 아니라 배출되는 가스의 처리 관계 또한 설정되어 있다.In more detail, first, a process atmosphere for forming an oxide film on the wafer W requires not only a temperature atmosphere of about 900 ° C. or more, but a supply of a single gas through the gas supply nozzle 24, as well as treatment of the discharged gas. Relationships are also established.
이러한 산화막 형성을 위한 공정 진행이 종료된 후 그 웨이퍼 상에 연속하여 질화막 형성이 요구될 경우 이들 웨이퍼(W)들은 다른 열처리장치로 이송되어 did 700∼800℃의 온도 분위기와 가스공급노즐(24)을 통한 다른 종류의 가스를 공급하고, 이러한 공정이 종료되면 챔버 내부에 잔존하는 가스의 배출은 별도의 가스 처리 관계로 진행이 이루어진다.After the process for forming the oxide film is finished, when the nitride film is continuously formed on the wafer, these wafers W are transferred to another heat treatment apparatus, and the temperature atmosphere of 700 to 800 ° C. and the gas supply nozzle 24 are performed. Other types of gas are supplied through the gas, and when the process is completed, the gas remaining in the chamber is discharged in a separate gas treatment relationship.
이상에서 살펴본 바와 같이, 두 개의 단위 공정 과정을 연속하여 진행함에 있어서, 각각 이용되는 동일 유형의 열처리장치는 상호 다른 온도 분위기와 공급이 이루어지는 가스의 종류 및 이들 가스의 배출에 따른 처리 관계가 상호 다른 관계로 인해 하나의 열처리장치 내에서 공정을 수행하기 어려웠다. 또한, 이들 열처리장치에 대하여 웨이퍼(W)들을 이송시키는 과정과 공정 분위기의 형성 과정 및 공급된 가스의 배출 과정 등에 따른 작업시간이 연장되고, 각각의 온도 분위기 형성에 따른 과도한 전력소모가 있으며, 이들 각 열처리장치의 구입과 설치 공간 확보 및 유지보수 관계에 있어서 많은 비용이 소요되는 비 경제적인 문제가 있었다.As described above, in the course of two unit processes continuously, the same type of heat treatment apparatus used in each of the different types of temperature atmosphere and the type of gas to be supplied and the processing relationship according to the discharge of these gases are different from each other. The relationship made it difficult to carry out the process in one heat treatment apparatus. In addition, the working time according to the process of transferring the wafers (W) to the heat treatment apparatus, the process atmosphere is formed, and the discharge of the supplied gas is prolonged, there is excessive power consumption according to the formation of each temperature atmosphere, these There was a costly and costly problem in the relationship between the purchase of each heat treatment device and securing the installation space and maintenance.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 웨이퍼에 대하여 적어도 두 개 이상의 단위 공정이 동일 유형의 각 열처리 공정을 통해 진행되는 것을 하나의 열처리 공정으로 간소화하여 이들 각 열처리 공정으로 웨이퍼들을 이송시키는 과정과 각각에 대응하는 공정 분위기의 형성 과정 및 공급된 가스의 배출 과정 등에 따른 작업시간을 단축할 수 있도록 하는 반도체소자 제조설비의 열처리장치 및 그 제조방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems according to the prior art described above, and by simplifying a single heat treatment process that at least two or more unit processes for one wafer are performed through each heat treatment process of the same type. To provide a heat treatment apparatus and a method of manufacturing the semiconductor device manufacturing equipment that can shorten the working time according to the process of transferring the wafers to each heat treatment process, the formation of a process atmosphere corresponding to each process, the discharge of the supplied gas, etc. have.
본 발명의 또 다른 목적은, 각각의 열처리 공정으로 분산됨에 따른 전력소모, 진공압 형성 관계, 열처리 공정에 소요되는 각부 구성의 구입, 설치 공간 확보 및 유지보수 관계의 단순화로 그에 따른 비용 및 작업자의 번거로움을 줄이도록 하는 반도체소자 제조설비의 열처리장치 및 그 공정방법을 제공함에 있다. It is still another object of the present invention to reduce power consumption, vacuum pressure forming relationship, purchase of each component configuration, securing installation space, and maintenance relationship due to dispersion in each heat treatment process, and thus the cost and operator's cost. The present invention provides a heat treatment apparatus for a semiconductor device manufacturing facility and a process method thereof to reduce the inconvenience.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적 구성은, 히터에 둘러싸여진 상태로 위치되어 웨이퍼가 투입됨에 대응하여 선택적으로 기밀 유지토록 하는 챔버와; 상기 챔버 내에 적어도 두 개 이상 구비하여 각기 다른 종류의 가스를 공급토록 하는 가스공급노즐과; 상기 각 가스공급노즐에 연결되어 충분히 가열된 온도 분위기의 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스라인과; 상기 챔버 측부를 통해 연결되어 공급된 각 가스 종류를 구분하여 배출토록 선택적인 개폐가 이루어지는 적어도 두 개 이상의 배출라인; 및 상기 히터의 발열과 상기 각 가스공급노즐을 통한 가스의 공급과 상기 각 배출라인을 통한 가스의 배출을 제어하는 제어부로서 구비되도록 하는 것이다.이때 상기 퍼지가스라인은 상기 히터의 설치 부위를 통과하도록 가설함이 바람직하다.A characteristic configuration of the present invention for achieving the above object comprises: a chamber positioned in a state surrounded by a heater to selectively maintain airtightness in response to the wafer being inserted; At least two gas supply nozzles provided in the chamber to supply different kinds of gases; A purge gas line connected to each of the gas supply nozzles to supply purge gas in a sufficiently heated temperature atmosphere; At least two discharge lines connected to each other through the chamber side to selectively open and close the discharge by classifying each gas type supplied; And a control unit for controlling the heating of the heater, the supply of gas through the gas supply nozzles, and the discharge of the gas through the respective discharge lines. In this case, the purge gas line passes through the installation site of the heater. Hypothesis is preferred.
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한편, 상기 목적을 달성하기 위한 반도체소자 공정방법은, 히터에 둘러싸여진 상태로 위치되어 웨이퍼가 투입됨에 대응하여 선택적으로 기밀 유지토록 하는 챔버와; 상기 챔버 내에 적어도 두 개 이상 구비하여 각기 다른 종류의 가스를 공급토록 하는 가스공급노즐과; 상기 각 가스공급노즐에는 충분히 가열된 온도 분위기의 퍼지가스를 공급하도록 연결하는 퍼지가스라인과; 상기 챔버 측부를 통해 연결되어 공급된 각 가스 종류를 구분하여 배출토록 선택적인 개폐가 이루어지는 적어도 두 개 이상의 배출라인; 및 상기 히터의 발열과 상기 각 가스공급노즐을 통한 가스의 공급과 상기 각 배출라인을 통한 가스의 배출을 제어하는 제어부를 포함하여 구성하고, 웨이퍼가 투입된 상기 챔버 내부에 제 1 단위 공정에 대응하는 온도 분위기를 형성하고, 대응하는 제 1 가스공급노즐을 통해 제 1 공정가스를 공급하여 제 1 단위 공정을 수행하는 단계와; 상기 제 1 단위 공정의 종료 이후에 상기 챔버 내부에 잔존하는 각종 가스를 제 1 배출라인을 통해 배출시키며, 상기 챔버 내부를 제 2 단위 공정에 대응하는 온도 분위기로 형성하는 단계와; 상기 제 2 단위 공정에 대응하는 온도 분위기에서 제 2 가스공급노즐을 통해 제 2 공정가스를 공급하여 제 2 단위 공정을 수행하는 단계와; 상기 제 2 단위 공정의 종료 이후에 상기 챔버 내부에 잔존하는 각종 가스를 제 2 배출라인을 통해 배출시키는 단계; 및 상기 제 1 배출라인 또는 제 2 배출라인을 통해 각각 대응하는 각종 가스를 배출시키는 과정 내에 각각 대응하는 상기 제 1 가스공급노즐 또는 제 2 가스공급노즐을 통한 퍼지가스를 공급하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.On the other hand, a semiconductor device processing method for achieving the above object comprises: a chamber positioned in a state surrounded by a heater to selectively maintain airtightness in response to the wafer is injected; At least two gas supply nozzles provided in the chamber to supply different kinds of gases; A purge gas line connected to each of the gas supply nozzles to supply purge gas in a sufficiently heated temperature atmosphere; At least two discharge lines connected to each other through the chamber side to selectively open and close the discharge by classifying each gas type supplied; And a control unit for controlling the heating of the heater, the supply of the gas through the gas supply nozzles, and the discharge of the gas through the respective discharge lines, and corresponding to a first unit process in the chamber into which the wafer is inserted. Forming a temperature atmosphere and supplying a first process gas through a corresponding first gas supply nozzle to perform a first unit process; Discharging various gases remaining in the chamber after the first unit process through the first discharge line, and forming the inside of the chamber in a temperature atmosphere corresponding to the second unit process; Performing a second unit process by supplying a second process gas through a second gas supply nozzle in a temperature atmosphere corresponding to the second unit process; Discharging various gases remaining in the chamber after the completion of the second unit process through a second discharge line; And supplying purge gas through the first gas supply nozzle or the second gas supply nozzle, respectively, in a process of discharging the corresponding various gases through the first discharge line or the second discharge line, respectively. It is characterized by.
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이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조설비의 열처리장치 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a heat treatment apparatus and a method of a semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조설비 중 열처리장치의 구성 및 이들 구성의 구동 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 각 구성 부위 배치 관계를 설명하기 위한 평면도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a heat treatment apparatus and a driving relationship between the components of a semiconductor device manufacturing facility according to an exemplary embodiment of the present disclosure, and FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of arrangement of components of FIG. 2. As a plan view, the same reference numerals are given to the same parts as in the related art, and detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 반도체소자 제조설비의 열처리장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 투명한 석영 재질로 이루어진 외측튜브(12)와 내측튜브(14)가 플랜지(32) 상부와 내벽의 돌출된 부위에 각각 지지됨으로써 하나의 챔버(30)를 이루고, 이 챔버(30)의 외측 부위는 히터(18)에 의해 둘러싸여진 상태로 있다. 이러한 챔버(30)는 상술한 플랜지(32) 하부로부터 복수 웨이퍼(W)를 탑재한 보트(20)가 투입 위치되어 플랜지(32) 하부에 대하여 밀봉이 이루어짐에 따라 그 내부를 기밀 유지가 가능한 상태를 이룬다. 또한, 상술한 챔버의 내부에는, 도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이, 하측으로부터 상술한 보트(20)와 일정 간격을 두고 나란하게 설치되는 적어도 두 개 이상의 가스공급노즐(36a, 36b, 36c)이 각각 소정 간격의 배치 관계를 이루고, 이들 각 가스공급노즐(36a, 36b, 36c)들은 각기 다른 종류의 공정가스를 공급하도록 각각 가스공급라인(도면의 단순화를 위하여 생략함)과 연결되어 있다. 그리고, 상술한 각 가스공급노즐(36a, 36b, 36c) 상에는 대응하는 각각의 공정가스의 공급을 대신하여 챔버 내부를 퍼지시키도록 하는 퍼지가스라인(38a, 38b)이 연통하여 연결되며, 이러한 퍼지가스라인(38a, 38b)은 대응하는 각 단위 공정의 종료 이후에 챔버 내부를 퍼지하기 위한 것으로서 온도 분위기의 유지를 위해 상술한 히터(18) 설치 부위를 관통하여 설치된 구성을 이룬다. 이러한 구성에 더하여 상술한 챔버의 측부에는 상술한 각 가스공급노즐(36a, 36b, 36c)을 통해 공급된 각 가스 종류를 구분하여 선택적인 개폐가 이루어짐으로써 그 배출을 유도하기 위한 적어도 두 대 이상의 배출라인(34a, 34b, 34c)이 연통하여 연결되어 있다. 그리고, 상술한 히터(18)의 발열 관계, 각 가스공급노즐(36a, 36b, 36c)을 통한 각각 대응하는 가스의 공급 관계 및 각 배출라인(34a, 34b, 34c)을 통한 대응하는 가스의 배출 관계 등을 포함한 각부 구성의 구동을 제어하는 제어부(도면의 단순화를 위하여 생략함)를 포함한 구성으로 이루어진다.In the heat treatment apparatus of the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, as shown in Figure 2, the outer tube 12 and the inner tube 14 made of a transparent quartz material on the protruding portion of the upper portion and the inner wall of the flange 32 Each supporting body constitutes one chamber 30, and the outer portion of the chamber 30 is surrounded by the heater 18. The chamber 30 is a state in which the boat 20 on which the plurality of wafers W are mounted is inserted from the lower portion of the flange 32 as described above, and thus the inside of the chamber 30 can be kept airtight as sealing is performed on the lower portion of the flange 32. To achieve. 1 or 2, at least two or more gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c which are installed side by side at a predetermined interval from the lower side as shown in FIG. 1 or 2. ) Form a predetermined spacing relationship, and each of these gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c are connected to a gas supply line (not shown for simplicity of illustration) to supply different types of process gases. . Then, on the gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c described above, purge gas lines 38a and 38b are connected in communication with each other to purge the inside of the chamber in place of the supply of the corresponding process gases. The gas lines 38a and 38b are used to purge the inside of the chamber after the end of each corresponding unit process, and have a configuration provided through the heater 18 installation site described above to maintain the temperature atmosphere. In addition to such a configuration, at least two or more discharges are formed on the side of the chamber to selectively open and close the gas types supplied through the above-described gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c. Lines 34a, 34b and 34c are connected in communication. Then, the heat generation relationship of the heater 18 described above, the supply relationship of the corresponding gas through the respective gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c, and the discharge of the corresponding gas through the discharge lines 34a, 34b, and 34c, respectively. It consists of a configuration including a control unit (omitted for the sake of simplicity of the drawing) for controlling the driving of each component configuration including relations and the like.
여기서, 상술한 각 가스공급노즐(36a, 36b, 36c)과 퍼지가스라인(38a, 38b) 및 각 배출라인(34a, 34b, 34c) 상에는 도면을 통해 도시하지 않았으나 각각 상술한 제어부를 통해 제어되는 밸브가 구비됨은 물론이다.Here, the gas supply nozzles 36a, 36b, and 36c and the purge gas lines 38a and 38b and the discharge lines 34a, 34b and 34c described above are not shown in the drawings, but are respectively controlled by the control unit described above. Of course, the valve is provided.
상술한 구성으로부터 각 단위 공정의 수행 과정을 설명함에 앞서, 편의상 먼저 수행되는 단위 공정과 이에 대응하는 각부 구성의 명칭 앞에 그 순차를 표시하기로 하고, 이 순차는 그 순서에 재한되지 않으며 그 역순으로 진행될 수 있으며, 하나의 단위 공정에서 적어도 두 개 이상의 구성부 및 두 종류 이상의 공정가스가 조합되어 사용될 수도 있는 것이다.Prior to the description of the process of performing each unit process from the above-described configuration, for convenience, the sequence is indicated before the name of the unit process to be performed first and the corresponding component parts, and the sequence is not limited to the sequence and vice versa. In one unit process, at least two components and two or more kinds of process gases may be used in combination.
상술한 각 구성에 따른 공정의 수행 과정을 살펴보면, 먼저 복수 웨이퍼(W)가 챔버 내부의 밀폐 분위기에 있게 되면, 제 1 단위 공정에 대응하는 온도 분위기를 형성하고, 제 1 단위 공정에 대응하는 제 1 가스공급노즐(36a)을 통하여 대응하는 제 1 공정가스를 공급하여 제 1 단위 공정을 수행한다. 이렇게 소정시간이 경과하여 제 1 단위 공정이 종료되면, 제어부는 챔버 내부에 잔존하는 각종 가스(예를 들어 미반응 제 1 공정가스와 반응 부산물 및 적어도 두 종류 이상의 제 1 공정가스가 상호 반응하여 이루어진 새로운 가스를 포함한다)를 대응하는 제 1 배출라인(34a)을 통해 배출토록 한다. 이와 동시 또는 이 과정이 어느 정도 진행된 이후에 챔버 내부에 대한 온도 분위기를 제 2 단위 공정에 대응하는 온도 분위기로 형성한다. 이때 상술한 제 1 배출라인(34a)을 통해 각종 가스를 배출시키는 과정에서 제 1 가스공급노즐(36a) 내부에 이미 공급되어 그 내부에 잔존하는 제 1 공정가스를 배출토록 연결된 퍼지가스라인(38a)을 통한 퍼지가스를 소정 시간 공급한다. 이렇게 공급이 이루어진 퍼지가스는 챔버 내의 각종 가스의 배출을 보다 신속하게 이루어지도록 촉진시키게 된다. 한편, 챔버 내부의 온도 분위기가 제 2 단위 공정에 대응하여 형성되면, 제 2 가스공급노즐(36b)을 통한 제 2 공정가스를 공급하여 열처리 공정을 수행하고, 소정 시간이 경과하여 제 2 단위 공정이 종료되면 챔버 내부에 잔존하는 각종 가스를 제 2 배출라인을 통해 배출시키도록 하며, 제 2 가스공급노즐(36b)에 대하여도 퍼지가스라인(38b)을 통하여 퍼지가스를 공급토록 할 수도 있다. 이어서 제 3의 단위 공정에 대하여는 제 1 단위 공정에서 제 2 단위 공정으로의 전환 과정의 설명으로 대체가 가능한 것이므로 생략하기로 한다.Looking at the performance of the process according to the above-described configuration, first, when the plurality of wafers (W) is in a closed atmosphere inside the chamber, a temperature atmosphere corresponding to the first unit process is formed, and the first unit process corresponds to the first unit process. The first unit gas is supplied through the first gas supply nozzle 36a to perform a first unit process. When the first unit process ends after such a predetermined time, the controller is configured to react various gases (eg, unreacted first process gas, reaction by-products, and at least two or more types of first process gases remaining in the chamber) with each other. Fresh gas) through a corresponding first discharge line 34a. At the same time or after this process to some extent, the temperature atmosphere for the inside of the chamber is formed as the temperature atmosphere corresponding to the second unit process. At this time, in the process of discharging various gases through the above-described first discharge line 34a, the purge gas line 38a which is already supplied inside the first gas supply nozzle 36a and connected to discharge the first process gas remaining therein The purge gas through) is supplied for a predetermined time. The purge gas supplied in this way promotes the discharge of various gases in the chamber more quickly. On the other hand, when the temperature atmosphere inside the chamber is formed corresponding to the second unit process, the second process gas through the second gas supply nozzle 36b is supplied to perform a heat treatment process, and a predetermined time passes and the second unit process When this is completed, various gases remaining in the chamber may be discharged through the second discharge line, and the purge gas may be supplied to the second gas supply nozzle 36b through the purge gas line 38b. Subsequently, the third unit process may be replaced by a description of the conversion process from the first unit process to the second unit process, and thus will be omitted.
이상에서 기술한 상황의 비근한 예를 들어 설명하면, 상술한 제 1 단위 공정은 약 900℃ 이상의 온도 분위기에서 산소를 투입하여 웨이퍼(W) 상에 산화막 형성하기 위한 것이고, 이어 연속적으로 진행된 제 2 단위 공정은 산화막 위에 질화막의 형성이 요구됨에 대응하여 질화막 형성을 위한 것으로서, 온도를 700∼800℃의 온도 분위기로 형성하고, 제 2 가스공급노즐(36b)을 통하여 DCS와 암모니아(NH3)를 동시에 공급하여 공정을 수행하는 것으로서, 상술한 단위 공정은 예시일 뿐이며 결코 제한되지 않는다.For example, the above-mentioned first unit process is for forming an oxide film on the wafer W by introducing oxygen in a temperature atmosphere of about 900 ° C. or higher, and then continuously proceeding with the second unit. The process is for forming a nitride film in response to the need to form a nitride film on the oxide film, and forms a temperature in a temperature atmosphere of 700 to 800 ° C., and simultaneously supplies DCS and ammonia (NH 3) through the second gas supply nozzle 36b. By performing the process, the above-described unit process is only an example and is not limited in any way.
그리고, 상술한 바와 같이, 각각의 배출라인(34a, 34b, 34c)을 구분하는 것은 배출되는 가스의 종류가 안정화 과정을 거쳐야 하는 경우와 그렇지 않은 경우로 구분될 수 있고, 또는 안정화가 요구되는 종류의 것이라도 그 처리가 화학 반응이 있도록 화학약품으로 안정화시키는 것, 연소에 의해 안정화가 이루어지는 것, 물에 용해되어 안정화가 이루어지는 것 등 배출되는 각종 가스의 종류에 따라 구분될 수 있기 때문이다.And, as described above, distinguishing each of the discharge lines (34a, 34b, 34c) can be divided into the case that the type of gas to be discharged and the stabilization process or not, or the type that requires stabilization This is because the treatment may be classified according to various kinds of gases to be discharged, such as stabilization by chemicals for chemical reaction, stabilization by combustion, and stabilization by dissolving in water.
따라서, 본 발명에 의하면, 가열 분위기를 이루는 챔버 내에 적어도 두 개 이상 종류의 공정가스를 각각 공급토록 하는 가스공급노즐이 각각 구비되고, 또 이들 각 공정가스에 대한 가스의 배출 또한 각각 대응하는 배출라인을 통해 이루어지도록 함으로써 하나의 웨이퍼에 대하여 적어도 두 개 이상의 열처리 단위 공정이 하나의 챔버 내부에서 진행되어 공정 및 각 구성의 간소화가 이루어지고, 웨이퍼의 이송과 각 공정 분위기의 형성 및 공급된 가스의 배출 등에 따른 작업시간이 현저하게 단축되는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, there is provided a gas supply nozzle for supplying at least two or more kinds of process gases, respectively, in a chamber forming a heating atmosphere, and the discharge of the gas for each of these process gases is also corresponding to each of the discharge lines. At least two heat treatment unit processes for one wafer are performed in one chamber, thereby simplifying the process and each component. The wafer is transferred, the formation of each process atmosphere, and the discharge of the supplied gas are performed. There is an effect that the work time due to the remarkably shortened.
또한, 각각의 열처리 공정으로 분산되던 것을 하나의 공정으로 진행함으로써 전력 소요가 저감될 뿐 아니라 진공압 형성 관계, 열처리 공정에 소요되는 각부 구성의 구입, 설치 공간 확보 및 유지보수 관계의 단순화를 포함한 각 관계의 비용 절감과 작업자의 번거로움을 줄이는 효과가 있다. In addition, power consumption is not only reduced by proceeding what was distributed in each heat treatment process but also in each process including vacuum pressure forming relationship, purchase of each component required for heat treatment process, securing installation space and maintenance relationship. This can reduce the cost of relationships and the hassle of workers.
본 발명은 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations can be made within the scope of the technical idea of the present invention, and such modifications or changes belong to the claims of the present invention. something to do.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체소자 제조설비 중 열처리장치의 종래 기술 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a prior art configuration of a heat treatment apparatus of a semiconductor device manufacturing facility according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체소자 제조설비 중 열처리장치의 구성 및 이들 구성의 구동 관계를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a heat treatment apparatus and a driving relationship between the components in a semiconductor device manufacturing facility according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 3은 도 2의 각 구성 부위 배치 관계를 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 3 is a plan view for explaining the relationship between arrangements of components in FIG. 2. FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10, 30: 열처리장치 12: 외측튜브10, 30: heat treatment apparatus 12: outer tube
14: 내측튜브 16, 32: 플랜지14: inner tube 16, 32: flange
18: 히터 20: 보트18: heater 20: boat
22, 34a, 34b, 34c: 배출라인 24, 36a, 36b, 36c: 가스공급노즐22, 34a, 34b, 34c: discharge line 24, 36a, 36b, 36c: gas supply nozzle
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